基于有限元分析的赛车车架结构轻量化设计

通过对某方程式赛车车架结构的有限元分析,来实现赛车车架结构的改进和轻量化设计.利用CATIA软件平台建立某方程式赛车车架三维实体模型,运用CAE分析软件对其进行单元选取和网格划分,建立车架的有限元分析模型,通过对车架静态条件下弯曲工况、扭转工况的分析,找到车架弯曲强度和扭转刚度富裕部位,通过减少管件的使用数量、减薄相对应管材的壁厚、减小直径,达到车架结构优化和轻量化设计目标.     

FSAE赛车车架灵敏度分析与轻量化设计

以FSAE赛车车架为研究对象,构建了基于扭转刚度及模态频率综合灵敏度分析的车架有限元模型.通过考虑管件壁厚对车架性能影响的相对灵敏程度,从而选择更具针对性的设计变量进行优化设计.以车架质量最小为目标函数,以扭转刚度和模态频率为约束条件,对车架管件壁厚进行优化计算.结果表明,在保证使用性能的前提下,优化后的车架质量比原设计减少了6.01%.     

节能赛车车架的设计及其CAE分析优化

为优化节能竞技赛车的车架,利用PRO/E三维软件建模,并使用其自带的分析软件Mechanical对铝合金车架进行有限元分析,得到了车架危险截面和危险点,为优化阶段的新模型简化提供了依据。利用Workbench进行优化建模,分析了某节能车车架在典型工况下的刚度与强度水平,并在此基础上对车架进行了截面尺寸优化,使车架的局部变形与应力集中得到明显改善,车架质量从8.61 kg又化成7.15 kg,减重16.96%,实现了车架设计的轻量化。     

FSC赛车车架的静态结构与模态分析

以太原科技大学万里车队自主研制的首辆FSC赛车车架为研究对象,基于CATIA和HyperMesh软件平台,分别建立车架的几何模型和有限元模型,利用有限元原理对车架进行多工况下的静态结构与自由模态分析。分析结果表明,车架强度与刚度均符合要求,同时车架低阶固有频率未与外界激励重合,避免了共振现象。经验证,该设计安全可靠,可为我校日后参赛提供保障。     

某轿车副车架轻量化设计

以制动工况为例,对副车架初始设计进行结构强度计算和模态分析,然后利用ANSYS对副车架进行尺寸优化,在强度允许范围内,减小副车架零件厚度,达到减轻副车架质量的目的,最后对优化后的副车架强度和模态频率进行验证。结果表明,副车架总质量减轻9.5%,说明该轻量化方法是可行的,为今后的副车架设计及改进工作提供参考。     

某工程车辆车架的结构动力学分析与优化

为实现车架轻量化,提高车辆的燃油经济性,以某型号工程车辆车架为研究对象,在Hypermesh中建立其有限元模型,分析车架在满载弯曲、扭转和制动三大典型工况下的静态特性,计算发现车架在对角轮悬空工况下的应力最大,最大应力为189.2 MPa。对车架进行模态分析,得到车架的前16阶模态频率与振型图,并在此基础上推导车架的动载系数,计算得到车架的最大动应力为230.8 MPa。基于分析结果对车架进行尺寸优化,使车架质量降低了7.14%,一阶模态频率提高了13.4%,二阶模态频率提高了12.6%,达到了预期的轻量化目标。     

基于数值仿真和动静态试验的副车架轻量化

以某混凝土搅拌车副车架为研究对象,介绍一种合理可靠的轻量化设计研究方法,实现了副车架轻量化设计的预期目标。首先,应用Hyperworks软件建立了主副车架的数值仿真模型,对弯扭极限工况下副车架的静载强度进行仿真分析;通过静强度实车试验,验证了数值仿真模型的准确性。然后,根据体积最小化理论,应用Optistruct软件,优化副车架的结构厚度,并提出斜支撑加强板设计的新方案。最后,通过刚度特性的数值仿真,探究了轻量化后主副车架的刚度匹配性;并通过道路动态实车试验,测得副车架轻量化前后的载荷谱;利用Ncode 8.0软件处理,分析了道路载荷谱,结合高周疲劳寿命理论,对比研究了副车架的疲劳寿命。研究结果表明:轻量化方案具有良好的制造工艺继承性;静强度仿真与试验、刚度匹配性分析、动态疲劳试验相联合的研究方法,提升了副车架轻量化过程的科学性;最终使副车架的整体性能得到了改善,并实现减重120kg。     

大豆收获机车架的轻量化设计

以某大豆收获机的车架为对象,利用三维建模软件Solidworks进行了参数化建模,导入有限元前处理软件Hypermesh对车架进行有限元网格划分和模态仿真分析,对车架样件进行模态试验分析,验证了仿真模型和结果的正确性。对车架不同工况下进行了强度校核计算;以车架固有频率和动载荷系数为2.5时材料的最大许用应力为约束,以车架质量最小为目标,进行了轻量化优化设计,优化后底盘车架减质量16%。     

基于代理模型的副车架多目标优化设计

为提高多目标优化的效率,将代理模型应用到副车架轻量化设计中,首先在副车架有限元分析和参数化副车架11个设计变量的基础上,再利用径向基函数构造典型工况(制动、跳动和转弯)的副车架质量、第一阶频率和最大应力的代理模型,并且验证代理模型的正确性,然后以副车架零部件厚度为设计变量,以副车架质量和第一阶频率为目标,以典型工况中应力作为约束条件,进行快速多目标优化并求解,最后验证优化后模型。结果显示该副车架总质量减轻了8.8%,同时满足强度要求,提高了乘坐舒适性。     

AGV车型分层结构桁架设计与多参数联合优化方法研究

为了实现AGV车架结构的强度优化和轻量化目标,以一款自主设计的AGV为研究对象,设计了一类分层桁架式的新型车架结构,并实现了基于响应面模型与优化算法组合的参数优化。在静力学分析的基础上,基于拉丁超立方试验设计构建了响应面模型,以车架方形钢截面尺寸参数为设计变量、以车架最大等效应力为约束条件、以车架总质量为目标函数,采用遗传算法对车架结构进行尺寸优化,获得了设计空间内的近似最优解。结果表明:优化后的车架最大等效应力为154.87 MPa,最大变形为0.83 mm,满足强度和刚度要求;车架总体质量与原车架总体质量相比减少32.1%,验证了方法的可行性。该方法为车架结构的设计与制造提供了理论依据和借鉴。     

悬架控制臂多目标拓扑优化

为了对悬架控制臂进行轻量化,并保证轻量化的悬架控制臂仍能满足动静态性能要求,采用了多目标拓扑优化的方法。首先以控制臂为柔性体在Adams/Car中建立悬架刚柔耦合模型并对该模型进行多体动力学分析,从而得到悬架控制臂在制动、转向及过凸包等极限工况时的边界条件;然后采用惯性释放的方法对悬架控制臂进行有限元静力分析及模态分析,并根据结果分析其动静态性能;再运用折衷规划法对该悬架控制臂进行多目标拓扑优化,并通过正交试验的方法确定目标函数的权重。最终得到的新控制臂模型重量比原模型降低18.1%,总体刚度及低阶频率都有提高,各极限工况应力均小于许用应力。结果表明,轻量化的悬架控制臂满足性能要求,验证了设计的合理性。     

FSAE赛车车架刚度特性分析

车架刚度及发动机悬置安装点动刚度是影响FSAE赛车振动性能的重要因素,通过建立某FSAE赛车车架有限元模型,进行车架扭转刚度及悬置安装点动刚度分析,研究车架静态与动态刚度性能.结果表明:增大车架驾驶舱段截面可有效提高扭转刚度;悬置安装点各向动刚度值以纵向最大,横向最小.结合模态振型及加速度响应曲线能够较好地反映发动机舱的振动特性.     

满意度动态加权法在自卸车车架拓扑优化中的应用

为了使自卸车车架在满足使用性能的条件下达到轻量化的要求,将拓扑优化方法引入车架的结构设计过程中。以车架多工况权重刚度最大化为优化目标,以设计区域的体积分数为约束,以设计区域的材料密度为设计变量, 建立了自卸车车架结构多刚度拓扑优化模型;在采用动态加权方法将多刚度这一多目标优化问题转化为单一目标优化的过程中,基于决策论中满意度理论提出了多工况权重比的计算方法。该方法使权重比的设定随每个单目标函数在每次迭代后的变化而自动调整,可避免传统方法中由于设计者主观因素造成的权重比偏差。仿真分析表明,车架性能满足工作要求,验证了车架设计的合理性。     

基于折衷规划法的转向节多目标拓扑优化设计

转向节直接影响汽车的操作稳定性和行驶安全性,为使转向节在实现轻量化的同时满足汽车动力学要求,运用SIMP(solid isotropic material with punishment)密度函数插值模型以及带权重的折衷优化法定义综合目标函数,对某太阳能赛车转向节进行多目标拓扑优化,使其一阶振动频率和静态工况下的刚度达到综合最优值。优化后该转向节的一阶振动频率提高76.87%,静态工况下的刚度提高90.25%,质量减轻44.47%,轻量化效果显著。     

CRH5动车组车体底架的结构分析与轻量化研究

在分析现有轻量化研究方法和理论的基础上,对CRH5动车组M2S车体底架进行轻量化研究。使用ANSYS软件建立有限元模型,对车体模型进行网格划分,针对强度刚度标准要求,对各工况进行组合计算,通过有限元分析,确定优化工况和优化对象。在Opti Struct平台上采用变量分组法进行分别基于连续变量和离散变量的尺寸优化。对比研究优化结果,M2S车体尺寸优化后质量下降8%左右,由此探索M2S车体轻量化的有效途径。     

基于ANSYS的某货车边梁式车架轻量化设计

针对车架轻量化设计问题,以货车边梁式车架为对象,开展轻量化设计研究。利用ANSYS有限元分析软件对车架改进前后的强度和刚度进行静态分析,分析结果表明,轻量化设计后车架的强度和刚度均满足设计要求。模态分析结果显示,改进后车架满足动力学特性要求,达到了车架轻量化设计的目的。     

客车车架的结构优化设计

文章以有限元结构分析和优化算法相结合为手段,以某型大客车车架为例,根据对车架的静态强度、刚度和模态特性的分析结果,对车架局部进行了改进设计和中段纵梁的截面尺寸的设计优化,建立了中段纵梁的力学模型、优化参数模型及有限元模型,采用ANSYS参数化设计语言编制了优化设计程序,用ANSYS软件中的零阶优化方法获得最优设计;另外对车架主要结构进行了拓扑优化,优化结果使纵梁结构节省了部分材料.计算结果表明,该优化设计的方法可广泛应用于车架的优化设计工程.     

车架结构二次拓扑优化设计与性能分析

针对重型车底盘车架的设计问题,提出一种基于多工况和二次局部优化的整体拓扑优化方法.根据商用车底盘实际尺寸,建立其结构拓扑优化模型.基于7种典型行驶工况得到初始拓扑结构,再根据不同工况对其局部二次拓扑优化得到最终车架优化结构,最后对其进行有限元仿真对比分析.结果表明:新车架结构质量减轻约30 kg,其刚度、强度及模态性能与原车架相比均有一定程度的改善,验证了所提出的二次拓扑优化方法的有效性.     

炭纤维复合材料应用于汽车后背门的设计与优化

以某SUV纯电动汽车的后背门为研究对象,利用有限元优化设计方法,以T300牌号炭纤维复合材料代替钢对汽车后背门进行轻量化的重新设计,通过自由尺寸优化、尺寸优化和铺层次序优化三个阶段对后背门炭纤维复合材料的铺层进行优化,并对优化后的炭纤维后背门各项性能参数进行分析。结果表明,相对于原钢制后背门,优化后的炭纤维后背门的扭转刚度、弯曲刚度、侧向刚度、扭转模态频率和弯曲模态频率等性能指标均得到不同程度的提升,且质量由原来的16.70kg降至8.32kg,减重率达到50.2%,轻量化效果明显。     

大学生方程式赛车车架仿真分析

本文运用CAE技术对赛车车架进行了仿真分析,分析了车架工作的载荷及工况情况,利用Solidworks三维软件对赛车车架进行实体建模,并导入到ANSYS,利用ANSYS进行仿真分析,对车架在扭转、加速、制动、侧倾四种工况下,进行了强度与刚度仿真分析,并提出了改进建议。